DE4419489A1

DE4419489A1 - Device for measuring the pupil reaction of an eye

Info

Publication number: DE4419489A1
Application number: DE4419489A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Helmle; Klaus Dr Mueller
Original assignee: AMTECH GES fur ANGEWANDTE MIC
Current assignee: AMTECH GES fur ANGEWANDTE MIC
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1995-12-07
Also published as: WO1995033402A3; AU2610495A; EP0762846A2; EP0762846B1; WO1995033402A2; DE59501567D1

Abstract

The instrument proposed has a device for stimulating the eye (20), e.g. a flashlight (58) producing an optical stimulus. The eye exposed to the stimulus or the other eye (20) of the person being examined is illuminated with infrared light from one or more sources (56). An infrared detector (62) with high time resolution receives infrared light reflected from the eye (20) and generates a signal corresponding to the intensity of this light. The change with time of this signal is measured and analysed. Disposed in the raypath of the reflected infrared light is a mirror (60) which is partly transparent to such light and which allows part of the light to fall on an infrared image sensor (CCD camera 52) with a viewing monitor (30).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Pupillen reaktion eines Auges mit wenigstens einer das Auge beleuchtenden Infrarotlichtquelle, mit einem Infrarotdetektor hoher Zeitauf lösung, der von dem Auge reflektiertes Infrarotlicht empfängt und ein der anstehenden Lichtintensität entsprechendes Signal abgibt, dessen zeitlicher Verlauf erfaßbar und auswertbar ist, und mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Reizes.The invention relates to a device for measuring the pupils reaction of an eye with at least one illuminating the eye Infrared light source, with a high time infrared detector solution that receives infrared light reflected from the eye and a signal corresponding to the pending light intensity delivers, the chronological course of which can be recorded and evaluated, and with means for generating a stimulus.

Die Beobachtung des Pupillenreflexes, insbesondere die Erfassung der zeitlichen Änderung der Pupillengröße auf einen äußeren Reiz, ist von klinischer Bedeutung, da Schlüsse auf den Funk tionszustand der an der Reizleitung beteiligten Nervenbahnen und Gehirnteile gezogen werden können. Da nicht nur optische, sondern auch akustische, taktile, thermische u. a. Reize in Betracht kommen, läßt sich eine recht große Zahl von Nerven bahnen prüfen. The observation of the pupil reflex, in particular the detection the temporal change in pupil size to an external one Stimulus, is of clinical importance since conclusions on the radio state of the nerve pathways involved in the stimulation conduction and brain parts can be pulled. Because not only optical, but also acoustic, tactile, thermal u. a. Charms in Consider a fairly large number of nerves check lanes.

Bei der reflektionsphotometrischen Messung einer Änderung der Pupillengröße mit Infrarotlicht nutzt man aus, daß die Iris Infrarotlicht gut reflektiert, der durch die Pupillenöffnung sichtbare Augenhintergrund aber nicht. Eine Pupillenreaktion führt daher zu einer Änderung des vom Auge reflektierten Infra rotlichtpegels entsprechend dem sich ändernden Flächenverhältnis von Iris und Pupillenöffnung.When measuring a change in the reflection photometric Pupil size with infrared light is used that the iris Infrared light well reflected through the pupil opening but not visible eye fundus. A pupil reaction therefore leads to a change in the infra reflected by the eye red light level according to the changing area ratio of iris and pupil opening.

Aus der DE-OS 25 36 801 ist eine Vorrichtung der eingangs ge nannten Art bekannt, bei der die Meßoptik an einer Kontaktlinse angeordnet ist. Die Infrarotlichtquelle, der Infrarotdetektor und eine Lichtquelle zum optischen Reiz des Auges liegen dem Auge an der Rückseite der Kontaktlinse gegenüber. Es ist daher nicht möglich, die Pupille beim Aufsetzen der Kontaktlinse, geschweige denn während der Messung visuell zu beobachten.From DE-OS 25 36 801 is a device of the beginning called known type in which the measuring optics on a contact lens is arranged. The infrared light source, the infrared detector and there is a light source for the optical stimulus of the eye Opposite eye on the back of the contact lens. It is therefore not possible the pupil when putting on the contact lens, let alone to be observed visually during the measurement.

Die DE-OS 22 11 354 beschreibt eine Vorrichtung, bei der das Auge während einer reflektionsphotometrischen Messung der Pu pillenreaktion mit sichtbarem Licht durch einen teildurch lässigen Spiegel beobachtet werden kann. Bei einer Infrarot lichtmessung besteht eine vergleichbare Beobachtungsmöglichkeit nicht. Eine Messung der Pupillenreaktion mit sichtbarem Licht bringt das Problem mit sich, daß die Versuchsperson geblendet und der Pupillenreflex in unerwünschter Weise beeinflußt werden kann. DE-OS 22 11 354 describes a device in which the Eye during a reflection photometric measurement of the pu pills reaction with visible light through a part through casual mirror can be observed. With an infrared light measurement there is a comparable observation possibility Not. A measurement of the pupil reaction with visible light brings with it the problem that the subject is blinded and the pupil reflex are undesirably affected can.

Nach dem Stand der Technik ist auch eine Videoerfassung der Pupillenreaktion im optischen Spektralbereich mit anschließender Bilddatenverarbeitung bekannt. Dieses Verfahren ist in der Zeitauflösung durch die Videobildfrequenz begrenzt, ermöglicht aber eher als das reflektionsphotometrische Verfahren eine Absolutmessung der Pupillengröße. Die Signalauswertung ist allerdings recht aufwendig.According to the prior art, video recording is also possible Pupil reaction in the optical spectral range with subsequent Image data processing known. This procedure is in the Time resolution limited by the video frame rate allows but rather than the reflection photometric method Absolute measurement of the pupil size. The signal evaluation is however, quite complex.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein Ausrichten auf die Pupille und ein infrarotreflektionsphotometrisches Messen der Pupillen reaktion unter visueller Kontrolle des untersuchten Auges ermög licht.The object of the invention is a device of the beginning to create a kind of alignment with the pupil and infrared reflection photometric measurement of the pupils reaction under visual control of the examined eye possible light.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in dem Strahlengang des reflektierten Infrarotlichts ein Strahlteiler liegt, der einen Teil des Lichts auf einen Infrarotbildwandler mit einem optischen Monitor gelan gen läßt.This object is achieved with a device of the type mentioned Kind solved in that in the beam path of the reflected Infrared light is a beam splitter that is part of the light on an infrared image converter with an optical monitor gen leaves.

Die erfindungsgemäße Infrarotbilderfassung des untersuchten Auges ermöglicht es, die Vorrichtung einfach und genau auf die Pupille auszurichten, Lidschläge und Augenbewegungen zu erkennen und damit einhergehende Meßfehler zu vermeiden. Bei bekanntem Abbildungsmaßstab kann die Infrarotbildinformation zu einer Absolutmessung der Pupillengröße bzw. ihrer Änderung herangezogen werden. Das ermöglicht eine Eichung des in der Zeitauflösung nicht begrenzten reflektionsphotometrischen Ana logsignals.The infrared image acquisition of the examined Eye allows the device to be easily and accurately align the pupil, blinking and eye movements too detect and avoid associated measurement errors. At known imaging scale can the infrared image information for an absolute measurement of the pupil size or its change be used. This enables a calibration of the in the Time resolution non-limited reflection photometric ana log signals.

Als Strahlteiler kann zwischen dem Auge und dem Infrarotbild wandler ein für Infrarotlicht teildurchlässiger Spiegel angeord net sein. Das derart, daß der Infrarotbildwandler durch den Spiegel transmittiertes Infrarotlicht und der Detektor von dem Spiegel reflektiertes Infrarotlicht empfängt, aber auch umgekehrt derart, daß der Detektor durch den Spiegel transmit tiertes Infrarotlicht und der Infrarotbildwandler von dem Spie gel reflektiertes Infrarotlicht empfängt. Beide Anordnungen zeichnen sich durch einen einfachen, einzelteilarmen optischen Aufbau aus.The beam splitter can be between the eye and the infrared image transducer arranged a partially transparent mirror for infrared light be nice. The way that the infrared imager through the Mirror transmitted infrared light and the detector from but also receives infrared light reflected from the mirror vice versa such that the detector transmit through the mirror tated infrared light and the infrared imager from the game gel reflected infrared light receives. Both orders are characterized by a simple, low-optical part Construction from.

Vorzugsweise schließt der Spiegel mit der Meßachse einen Winkel von 45° ein. Die resultierende 90°-Umlenkung des reflektierten Infrarotlichts ist für eine effektive Streulichtunterdrückung am Detektor von Vorteil.The mirror preferably closes an angle with the measuring axis of 45 °. The resulting 90 ° deflection of the reflected Infrared light is for effective suppression of stray light advantage at the detector.

In einer bevorzugten Bauform liegt der Infrarotbildwandler dem Auge auf der Meßachse gegenüber. The infrared image converter is in a preferred design opposite the eye on the measuring axis.

Die Infrarotbilderfassung und -wandlung erfolgt vorzugsweise mit einer CCD-Kamera. Dank der hohen Empfindlichkeit des CCD- Arrays genügt hierfür ein minimaler Intensitätsanteil des re flektierten Infrarotlichts.Infrared image acquisition and conversion is preferably done with a CCD camera. Thanks to the high sensitivity of the CCD For this, arrays suffice a minimal intensity portion of the right inflected infrared light.

Bei einer bevorzugten Bauform ist in einer Beleuchtungsebene durch die Meßachse beidseits davon je eine Infrarotlichtquelle angeordnet. Die Doppelanordnung von Infrarotlichtquellen gewähr leistet eine gute Ausleuchtung des untersuchten Auges. Der Spiegel schließt einen Winkel von 45° mit der Beleuchtungsebene ein. Der Detektor ist mit Blickrichtung senkrecht zu der Be leuchtungsebene über der Meßachse angeordnet. Die 90°-Strahlum lenkung zum Detektor ist, wie schon erwähnt, zur effektiven Streulichtunterdrückung von Vorteil.A preferred design is in an illumination level an infrared light source on both sides of the measuring axis arranged. The double arrangement of infrared light sources provides good illumination of the examined eye. Of the Mirror closes an angle of 45 ° with the lighting plane a. The detector is viewed perpendicular to the Be illuminating plane arranged above the measuring axis. The 90 ° beam steering to the detector is, as already mentioned, effective Stray light suppression is an advantage.

Für einen optischen Reiz kann eine Blitzlichtquelle vorgesehen sein. Die Lichtintensität der Blitzlichtquelle läßt sich vor zugsweise regeln. Das erlaubt es, die Blitzlichtintensität jeweils so niedrig wie möglich einzustellen und höchst signifi kante Pupillenreflexe zu erzeugen. Die Belastung der Versuchs person ist minimal. Auch kann durch Variieren der Reizlichtin tensität das Schwarzweißsehen oder Farbsehen der Versuchsperson gezielt untersucht werden. A flash light source can be provided for an optical stimulus his. The light intensity of the flash source can be seen to regulate. This allows the flash intensity each set as low as possible and highly signifi to generate edge pupil reflexes. The burden of the trial person is minimal. Also by varying the stimulus light intensity the black and white or color vision of the test subject be examined in a targeted manner.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht sowohl die Unter suchung des nicht konsensuellen Pupillenreflexes, bei der ein und dasselbe Auge stimuliert und beobachtet wird, als auch die Untersuchung des konsensuellen Pupillenreflexes, bei der ein Auge der Versuchsperson stimuliert und das andere beobachtet wird. Für die Untersuchung des nicht konsensuellen Pupillenre flexes hat die Blitzlichtquelle eine bevorzugte Anordnung auf der dem Detektor abgewandten Seite der Beleuchtungsebene unter der Meßachse. Die Abstrahlrichtung der Infrarotlichtquelle(n) und/oder der Blitzlichtquelle ist vorzugsweise gegen die Meß achse geneigt.The device according to the invention enables both the sub search for the non-consensual pupil reflex in the case of a and the same eye is stimulated and observed as well the examination of the consensual pupil reflex, in which one eye stimulates the subject and observes the other becomes. For examining the non-consensual pupil flexes, the flash light source has a preferred arrangement the side of the illumination plane facing away from the detector the measuring axis. The radiation direction of the infrared light source (s) and / or the flash light source is preferably against the measurement axis inclined.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Signalausgang des Infrarotdetektors mit einer Sample-and-Hold-Schaltung ver bunden. Diese ist geeignet, Störungen des die Pupillenreaktion wiedergebenden zeitabhängigen Intensitätssignals zu eliminieren, die von Augen- und anderen Bewegungen der Versuchsperson, Ände rungen der Umgebungshelligkeit o.a. herrühren. Das ist wegen der verglichen mit solchen Störungen geringen Dynamik des gemes senen Intensitätssignals von Bedeutung.In a preferred embodiment, the signal output is of the infrared detector with a sample-and-hold circuit ver bound. This is likely to disrupt the pupil reaction to eliminate the reproducing time-dependent intensity signal, that of the subject's eye and other movements, change environmental brightness or the like come from. That's because of the low dynamics of the gemes compared to such disturbances intensity signal of importance.

Vorzugsweise ist der Signalausgang des Infrarotdetektors pa rallel zu dem Eingang der Sample-and-Hold-Schaltung mit dem einen Eingang eines Operationsverstärkers, und der Ausgang der Sample-and-Hold-Schaltung mit dem anderen Eingang des Opera tionsverstärkers verbunden. Die Sample-and-Hold-Schaltung läßt sich im Bereitstand auf "Sample" und für den Meßvorgang auf "Hold" schalten. Der Operationsverstärker hat dadurch unabhängig von einem eventuellen Signaloffset des Fotodetektors im Bereit stand einen Ausgangssignalpegel Null. Mit dem durch den Opera tionsverstärker von Null ansteigend verstärkten Meßsignal nutzt man die volle Dynamik eines nachgeschalteten Analog-Digital-Wandlers aus.The signal output of the infrared detector is preferably pa parallel to the input of the sample-and-hold circuit with the an input of an operational amplifier, and the output the sample-and-hold circuit with the other input of the Opera tion amplifier connected. The sample-and-hold circuit leaves stands ready for "Sample" and for the measuring process Switch to "Hold". The operational amplifier is therefore independent from a possible signal offset of the photodetector in standby stood at an output signal level of zero. With that through the Opera tion amplifier uses amplified measurement signal increasing from zero the full dynamics of a downstream analog-to-digital converter out.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise kontaktfrei zum Auge. Das Auge braucht dann für die Untersuchung nicht anästhesiert zu werden, und es wird in keiner Weise mechanisch belastet. Vorzugsweise ist die Vorrichtung ein kompaktes Hand gerät, dessen Gehäuse ein Fenster an der dem Auge zugewandten Vorderseite hat. Die Meßperson hält die Vorrichtung entweder frei in der Hand, oder sie legt die die Vorrichtung haltende Hand an den Kopf des Probanden an. Der Monitor für die visuelle Beobachtung des Auges befindet sich vorzugsweise an der dem Auge gegenüberliegenden Rückseite des Gehäuses.The device according to the invention is preferably contact-free to the eye. The eye then does not need for the examination getting anesthetized and it doesn't get mechanical in any way charged. The device is preferably a compact hand device, the housing of which is a window facing the eye Has front. The measurement subject either holds the device freely in the hand, or it places the one holding the device Hand on the subject's head. The monitor for the visual Observation of the eye is preferably on the eye Eye opposite back of the case.

In einer bevorzugten Bauform hat die Infrarotoptik eine geringe Tiefenschärfe, so daß das Monitorbild der Pupille nur bei einem wohldefinierten Meßabstand scharf ist. Die Meßperson kann so das Einhalten des Meßabstands anhand des Monitorbilds kontrol lieren. In a preferred design, the infrared optics have a low one Depth of field, so that the monitor image of the pupil is only one well-defined measuring distance is sharp. The measuring person can do so check the measurement distance based on the monitor image lieren.

Ein wohldefinierter Meßabstand ist für eine Absolutmessung der Pupillengröße von Bedeutung. Der Abbildungsmaßstab der Infrarotoptik liegt dann fest, und es kann das Monitorbild der Pupille für die Absolutmessung herangezogen werden. Hierzu empfiehlt es sich, das Zeilensignal wenigstens einer Monitor zeile auszukoppeln und abzuspeichern. Der Pegel des Zeilen signals zeigt am Pupillenrand einen Sprung, der es erlaubt, Pupillenrandpunkte zu diskriminieren und damit nach dem Prinzip der DE-OS 35 41 726 den Durchmesser des Pupillenkreises zu bestimmen.A well-defined measuring distance is for an absolute measurement the pupil size is important. The reproduction scale of the Infrared optics are then fixed and the monitor image can the pupil can be used for the absolute measurement. For this it is recommended to use the line signal of at least one monitor Uncouple the line and save it. The level of the line signals shows a jump at the pupil edge, which allows Discriminate pupil marginal points and thus on the principle DE-OS 35 41 726 to the diameter of the pupil circle determine.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 die Seitenansicht einer Vorrichtung zum Messen der Pupillenreaktion eines Auges mit teilweise aufge brochenem Gehäuse; Figure 1 is a side view of a device for measuring the pupil reaction of an eye with a partially broken housing.

Fig. 2 einen Blick auf die Vorderseite der Vorrichtung in Richtung II von Fig. 1; Figure 2 is a view of the front of the device in the direction II of Fig. 1.

Fig. 3 einen Blick auf die Rückseite der Vorrichtung in Rich tung III von Fig. 1; Figure 3 is a view of the back of the device in Rich device III of Fig. 1.

Fig. 4 schematisch einen Teil der Vorrichtungsoptik in einer Fig. 1 entsprechenden Seitenansicht, wobei zwei in einer Beleuchtungsebene senkrecht zu der Zeichenebene liegende Infrarotlichtquellen nicht dargestellt sind; Fig. 4 schematically shows a part of the apparatus optical system wherein two are not shown in an illumination plane perpendicular to the plane of the drawing lying infrared light sources in a corresponding Fig 1 side view.

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Beleuchtungsebene mit Blick in Richtung V von Fig. 4; und Figure 5 is a plan view of the illumination plane facing in the direction V of Fig. 4. and

Fig. 6 einen Schaltplan. Fig. 6 is a circuit diagram.

Die Vorrichtung hat ein im wesentlichen quaderförmiges, an der Unterseite beidseits abgeschrägtes 10 Gehäuse 12. Im rück wärtigen Bereich des Gehäuses 12 ist ein an dessen Unterseite 14 ansetzender Handgriff 16 in Form einer Rundstange vorgesehen, die in der Gehäusemittelebene nach unten ragt. An der Vorder seite 18 des Gehäuses 12 befindet sich ein dem untersuchten Auge 20 bei der Messung gegenüberliegendes Fenster 22. An der Rückseite 24 des Gehäuses 12 sind Bedienungselemente 26, Kon trollampen 28 und ein Monitor 30 zur visuellen Beobachtung des Auges 20 während der Messung angeordnet.The apparatus has a substantially block-shaped, at the bottom on both sides sloping 10 housing 12th In the rear area of the housing 12 , a handle 16 is provided on the underside 14 thereof in the form of a round rod which projects downward in the middle plane of the housing. On the front side 18 of the housing 12 there is a window 22 opposite the examined eye 20 during the measurement. On the back 24 of the housing 12 controls 26 , control lamps 28 and a monitor 30 for visual observation of the eye 20 during the measurement are arranged.

Hinter einer Vorderwand 40 des Gehäuses 12 sitzt eine Platte 42, die Teile der optischen und elektronischen Komponenten der Vorrichtung trägt. Die Platte 42 läßt die Fensteröffnung 22 frei. Sie kann eine mit der Fensteröffnung 22 fluchtende Öffnung 44 haben. Durch die Achse der Öffnung(en) 22, 44 ist eine Meßachse der Vorrichtung definiert. Behind a front wall 40 of the housing 12 sits a plate 42 which carries parts of the optical and electronic components of the device. The plate 42 leaves the window opening 22 free. It can have an opening 44 aligned with the window opening 22 . A measurement axis of the device is defined by the axis of the opening (s) 22 , 44 .

Von der Platte 42 gehen zum Gehäuseinneren hin Haltestäbe 46 für zwei Platinen 48, 50 ab, die sich im Abstand parallel zu der Plattenebene erstrecken. Die der Platte 42 benachbarte vordere Platine 48 trägt unter anderem eine CCD-Kamera 52, deren infrarotempfindliches CCD-Array der Fensteröffnung 22 auf der Meßachse mit Abstand gegenüberliegt. Die Elektronik 54, mit der die CCD-Kamera 52 beschaltet ist, verteilt sich auf die vordere und hintere Plantine 48, 50.Retaining rods 46 for two boards 48 , 50 extend from the plate 42 towards the interior of the housing and extend parallel to the plane of the plate at a distance. The front plate 48 adjacent to the plate 42 carries, among other things, a CCD camera 52 , the infrared-sensitive CCD array of which is at a distance from the window opening 22 on the measuring axis. The electronics 54 , with which the CCD camera 52 is connected, are distributed over the front and rear plantine 48 , 50 .

Die Vorrichtung hat zwei Infrarotlichtquellen 56, die durch das Fenster 22 auf das zu untersuchende Auge 20 zielen. Die Infrarotlichtquellen 56 sind in einer horizontalen Beleuchtungs ebene durch die Meßachse angeordnet. Sie sitzen in symmetrischer Anordnung beidseits der Meßachse an der Platte 42 und haben eine gegen die Meßachse geneigte Abstrahlrichtung.The device has two infrared light sources 56 which aim through the window 22 at the eye 20 to be examined. The infrared light sources 56 are arranged in a horizontal illumination plane through the measuring axis. They sit in a symmetrical arrangement on both sides of the measuring axis on the plate 42 and have a radiation direction inclined towards the measuring axis.

Bei der Untersuchung des nicht konsensuellen Pupillenreflexes wird das infrarotoptisch beleuchtete Auge 20 selbst optisch gereizt. Für den Reiz (Stimulus) ist unterhalb der Beleuchtungs ebene eine Blitzlichtquelle 58 angeordnet, die sichtbares Licht vorzugsweise im gelben Spektralbereich abgibt. Die Blitzlicht quelle 58 sitzt unter der Meßachse an der Platte 42. Ihre Ab strahlrichtung ist gegen die Meßachse geneigt, so daß sie auf das zu untersuchende Auge 20 zielt. Die Lichtintensität der Blitzlichtquelle 58 läßt sich regeln. Bei der Untersuchung des konsensuellen Pupillenreflexes dient eine ähnliche Blitz lichtquelle zum optischen Reiz des einen Auges der Versuchs person, während das andere Auge infrarotoptisch beobachtet wird (nicht dargestellt).When examining the non-consensual pupil reflex, the infrared optically illuminated eye 20 itself is optically stimulated. For the stimulus, a flash light source 58 is arranged below the illumination level, which emits visible light, preferably in the yellow spectral range. The flash light source 58 is located under the measuring axis on the plate 42nd From their beam direction is inclined against the measuring axis, so that it is aimed at the eye 20 to be examined. The light intensity of the flash light source 58 can be regulated. When examining the consensual pupil reflex, a similar flash light source serves to optically stimulate one eye of the test person, while the other eye is observed by infrared optics (not shown).

Das von dem Auge 20 reflektierte Infrarotlicht fällt durch das Fenster 22 wieder in das Gehäuse 12 ein. Zwischen der Fensteröffnung 22 und der CCD-Kamera 52 befindet sich ein an der Platte 42 angeordneter Spiegel 60, der unter einem Winkel von 45° gegen die Beleuchtungsebene geneigt ist. Der Spiegel 66 reflektiert ca. 99% des zurückfallenden Infrarotlichts nach oben. Hier ist oberhalb der Meßachse ein Infrarotdetektor 62 hoher Zeitauflösung angeordnet, der ein der Intensität des anstehenden Infrarotlichts proportionales Analogsignal abgibt. Der zeitliche Verlauf dieses Signals wird mit hoher Frequenz für die weitere Auswertung digitalisiert und abgespeichert, gegebenenfalls an dem Monitor 30 zur Anzeige gebracht, an einem Schreiber oder Plotter ausgegeben u. a.m.The infrared light reflected by the eye 20 falls back into the housing 12 through the window 22 . Between the window opening 22 and the CCD camera 52 there is a mirror 60 arranged on the plate 42 , which is inclined at an angle of 45 ° to the plane of illumination. The mirror 66 reflects approximately 99% of the infrared light falling back upwards. Here, an infrared detector 62 of high time resolution is arranged above the measuring axis, which emits an analog signal proportional to the intensity of the infrared light present. The time course of this signal is digitized and stored at high frequency for further evaluation, possibly displayed on the monitor 30 , output on a recorder or plotter, and the like

Gemäß Fig. 6 wird dem Ausgangssignal des Infrarotdetektors 62 eine Offsetspannung überlagert, die sich mittels eines ver änderlichen Widerstands 66 einstellen läßt, um eine Anpassung an die Hintergrundhelligkeit, Augenfarbe o. ä. vorzunehmen. Das Überlagerungssignal steht an dem Eingang 68 einer Sample-and-Hold-Schaltung 70 und parallel dazu an dem einen Eingang 72 eines Operationsverstärkers 74 an. Die Hold-Kapazität der Sample-and-Hold-Schaltung 70 ist bei 76 angedeutet. Das Aus gangssignal der Sample-and-Hold-Schaltung 70 liegt über eine Spannungsteilerschaltung 78 an dem anderen Eingang 80 des Opera tionsverstärkers 74 an. Die Sample-and-Hold-Schaltung 70 wird durch ein an dem Eingang 82 anliegendes Steuersignal im Bereit stand auf "Sample" und unmittelbar vor Beginn der Messung einer Pupillenreaktion auf "Hold" geschaltet. Der Operationsverstärker 74 hat dadurch unabhängig von der Offsetspannung im Bereitstand einen Ausgangssignalpegel Null. Das verstärkte Meßsignal wird über eine weitere Verstärkerstufe 84 einem Analog-Digital-Wand ler überstellt.According to Fig. 6 the output signal of the infrared detector 62 is superimposed on an offset voltage which can be adjusted by means of a ver änderlichen resistance 66, o in order to adapt to the background brightness, color of eyes. Ä. Undertake. The beat signal is present at the input 68 of a sample-and-hold circuit 70 and in parallel to the one input 72 of an operational amplifier 74 . The hold capacity of the sample-and-hold circuit 70 is indicated at 76 . The output signal from the sample-and-hold circuit 70 is applied to the other input 80 of the operational amplifier 74 via a voltage divider circuit 78 . The sample-and-hold circuit 70 is switched to "sample" by a control signal present at the input 82 and is switched to "hold" immediately before the start of the measurement of a pupil reaction. The operational amplifier 74 thus has an output signal level of zero regardless of the offset voltage in standby. The amplified measurement signal is transferred to an analog-digital converter via a further amplifier stage 84 .

Ca. 1% des von dem Auge 20 zurückfallenden Infrarotlichts wird durch den Spiegel 60 transmittiert. Es gelangt an die CCD-Kamera 52, die ein Infrarotbild des Auges 20 aufnimmt und in ein sichtbares Bild wandelt. Letzteres kommt an dem Monitor 30 zur Anzeige. Der Benutzer kann dadurch die Vorrichtung genau auf die Pupille 64 des Auges 20 ausrichten. Das wird durch eine in das Monitorbild eingeblendete Zielhilfe erleichtert. Während der Messung sieht der Benutzer, ob das Auge 20 offen oder geschlossen ist. Er kann eventuelle Lidschläge und Augenbe wegungen verfolgen und hat nicht zuletzt einen unmittelbaren visuellen Eindruck von der gemessenen Pupillenreaktion. Approx. 1% of the infrared light falling back from the eye 20 is transmitted through the mirror 60 . It arrives at the CCD camera 52 , which takes an infrared image of the eye 20 and converts it into a visible image. The latter is displayed on the monitor 30 . The user can thereby align the device precisely with the pupil 64 of the eye 20 . This is made easier by a target aid displayed in the monitor image. During the measurement, the user sees whether the eye 20 is open or closed. He can track any blinking and eye movements and, last but not least, has an immediate visual impression of the measured pupil reaction.

Die Infrarotoptik hat eine geringe Tiefenschärfe. Das Monitor bild der Pupille ist nur bei Einhaltung des durch den Fokus der Infrarotoptik vorgegebenen Meßabstands scharf. Die Meßperson kann das am Monitor kontrollieren und gegebenenfalls den Meßab stand justieren. Da der Meßabstand und der Abbildungsmaßstab der CCD-Kamera 52 bekannt ist, kann das Monitorbild zu einer Absolutmessung der Pupillengröße herangezogen werden. Man koppelt hierzu das Zeilensignal einer oder mehrerer Monitor zeilen aus und speichert es in geeigneter Weise ab. Eine be stimmte Zeile kann anhand des Vertikalsynchronisationssignals des Monitors herausgegriffen werden. Eine feste Zeilenvorgabe ist ebenso möglich wie eine Zeilenwahl durch die Meßperson. Das Auskoppeln des Zeilensignals wird mit dem Horizontalsynchro nisationssignals des Monitors getriggert. Der Pegel des abge speicherten Zeilensignals zeigt am Pupillenrand eine Sprung, der eine Diskriminierung von Pupillenrandpunkten und damit eine Bestimmung der Größe des Pupillenkreises ermöglicht.The infrared optics have a shallow depth of field. The monitor image of the pupil is only sharp if the measuring distance specified by the focus of the infrared optics is observed. The measuring person can check this on the monitor and adjust the measuring stand if necessary. Since the measuring distance and the imaging scale of the CCD camera 52 are known, the monitor image can be used for an absolute measurement of the pupil size. To do this, the line signal from one or more monitor lines is decoupled and stored in a suitable manner. A specific line can be selected based on the vertical synchronization signal of the monitor. A fixed line specification is possible as well as a line selection by the measuring person. The decoupling of the line signal is triggered with the horizontal synchronization signal of the monitor. The level of the stored line signal shows a jump at the pupil edge, which enables discrimination of pupil edge points and thus a determination of the size of the pupil circle.

BezugszeichenlisteReference list

10 Abschrägung
12 Gehäuse
14 Unterseite
16 Handgriff
18 Vorderseite
20 Auge
22 Fenster
24 Rückseite
26 Bedienungselement
28 Kontrollampe
30 Monitor
40 Vorderwand
42 Platte
44 Öffnung
46 Haltestab
48 vordere Platine
50 hintere Platine
52 CCD-Kamera
54 Elektronik
56 Infrarotlichtquelle
58 Blitzlichtquelle
60 Spiegel
62 Infrarotdetektor
64 Pupille
66 Widerstand
68 Eingang
70 Sample-and-Hold-Schaltung
72 Eingang
74 Operationsverstärker
76 Hold-Kapazität
78 Spannungsteiler
80 Eingang
82 Eingang
84 Verstärker 10 bevel
12 housing
14 bottom
16 handle
18 front
20 eye
22 windows
24 back
26 Control element
28 indicator lamp
30 monitor
40 front wall
42 plate
44 opening
46 holding bar
48 front board
50 rear board
52 CCD camera
54 electronics
56 infrared light source
58 Flash source
60 mirrors
62 infrared detector
64 pupil
66 resistance
68 entrance
70 sample-and-hold circuit
72 entrance
74 operational amplifiers
76 hold capacity
78 voltage divider
80 entrance
82 entrance
84 amplifiers

Claims

1. Device for measuring the pupil reaction of an eye with at least one infrared light illuminating the eye, with an infrared detector of high time resolution, which receives reflected infrared light from the eye and emits a signal corresponding to the pending light intensity, the temporal course of which can be detected and evaluated, and with A device for generating a stimulus, characterized in that in the beam path of the reflected infrared light is a beam splitter, which allows part of the light to reach an infrared image converter with an optical monitor ( 30 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the beam splitter is a red image converter lying between the eye ( 20 ) and the infrared, partially permeable for infrared light ( 60 ).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the infrared imager through the mirror ( 60 ) transmit tiert infrared light and the detector ( 62 ) from the mirror ( 60 ) receives reflected infrared light.

4. The device according to claim 2, characterized in that the detector infrared transmitted through the mirror light and the infrared imager from the mirror reflec receives infrared light.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the mirror ( 60 ) includes an angle of 45 ° with the measuring axis.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the infrared image converter is opposite the eye ( 20 ) on the measuring axis.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the infrared image converter is a CCD camera ( 52 ).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that in each case an infrared light source ( 56 ) is arranged in an illumination plane through the measuring axis on both sides thereof, that the mirror ( 60 ) encloses an angle of 45 ° with the illumination plane, and that the detector ( 62 ) is arranged perpendicular to the lighting plane above the measuring axis.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that it is provided for an optical stimulus of the observed or other eye ( 20 ) of a test subject with a preferably adjustable light intensity flash light source ( 58 ).

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the flash light source ( 58 ) is arranged on the side of the illumination plane facing away from the detector ( 62 ) below the measuring axis.

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the radiation direction of the infrared light source (s) ( 56 ) and / or the flash light source ( 58 ) is inclined against the measuring axis.

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the signal output of the infrared detector ( 62 ) is connected to a sample-and-hold circuit ( 70 ).

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the signal output of the infrared detector ( 62 ) parallel to the input ( 68 ) of the sample-and-hold circuit ( 70 ) with the one input ( 72 ) of an operational amplifier ( 74 ) and Output of the sample-and-hold circuit ( 70 ) is connected to the other input ( 80 ) of the operational amplifier ( 74 ), and that the sample-and-hold circuit ( 70 ) is ready for "sample" and for the measuring process can be switched to "Hold".

14. The device according to one of claims 1 to 13, characterized in that it has a hand-held housing ( 12 ) with a window ( 22 ) on the eye ( 20 ) facing front ( 18 ) and a monitor ( 30 ) preferably on the opposite rear ( 24 ).

15. The device according to one of claims 1 to 14, characterized characterized in that the infrared optics have a shallow depth has sharpness, so that the monitor image of the pupil only a well-defined measuring distance is sharp.

16. The device according to one of claims 1 to 15, characterized characterized in that the line signal at least one Monitor line can be decoupled and saved.